Question

為實現 “節能減排” 和“低碳經濟”的一項課題是如何將CO₂轉化為可利用資源。
（1）25℃，1.01×10⁵Pa時，16g液態甲醇（CH₃OH）完全燃燒，當恢復到原狀態時，放出熱量363.3kJ，該反應的熱化學方程式為                                 。              
（2）目前，工業上常用CO₂來生產燃料甲醇。現進行如下實驗：在體積為l L的密閉恒容容器中，充入l mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發生反應：
CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。
測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①該反應的平衡常數表達式K＝         ；
②從反應開始到平衡時，CH₃OH的平均反應速率v(CH₃OH)＝              （注明單位）；H₂的轉化率＝            ；
③下列說法中，能說明上述反應達到平衡狀態的是    
A．每消耗1mol CO₂的同時生成1mol CH₃OH          
B．CO₂、H₂、CH₃OH和H₂O的物質的量的比為1∶3∶1∶1
C．容器中氣體的壓強不再改變
D．容器中氣體的密度不再改變  
④下列措施中，能使上述平衡狀態向正反應方向移動的是     
A．升高溫度                    B．將CH₃OH(g)從體系中分離
C．使用高效催化劑              D．恒溫恒容再充入1 molCO₂和3 mol H₂

Answer 1

（1）CH₃OH(l)+O ₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l) △H=－726.6kJ/mol  ( 3分）
（其中化學方程式完全正確 給2分、 △H=－726.6 J/mol 給1分）
（2）①  ( 2分）
②0.075 mol·(L·min)^－1 ( 2分，計算結果1分、單位1分）；75% (2分）
③C (3分） ④  BD (4分，全對得4分,選一個對得2分，其它錯誤不得分）

試題分析：（1）由m/M可知，n(CH₃OH)=1/2mol，則1/2 CH₃OH (l)+3/4O₂(g)==1/2CO₂(g)+H₂O(l)  △H=—363.3kJ/mol，系數加倍可得，CH₃OH(l)+O ₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l) △H=－726.6kJ/mol；（2）①K=；②讀圖可知，v(CH₃OH)==0.075mol?L^—1?min^—1；由于v(H₂)="3" v(CH₃OH)= 0.225mol?L^—1?min^—1，則△n(H₂)= 0.225mol?L^—1?min^—1×10min×1L=2.25mol，H₂的轉化率=2.25/3×100%=75%；③均為正反應速率，故A錯；不能說明各組分的物質的量保持不變，故B錯；能說明各組分的物質的量保持不變，故C正確；由于各組分都是氣體且恒容，則混合氣體的密度始終不變，故D錯；④正反應放熱，升高溫度平衡左移，故A錯；減小生成物濃度，平衡右移，故B正確；催化劑不能使平衡移動，故C錯；相當于增大壓強，正反應氣體體積減小，則平衡右移，故D正確。